Conical Helix¶
Samenvatting¶
De Conical Helix Mixer is een menginstallatie die speciaal is ontworpen voor het mengen van poeders, granulaten, pasta's en zeer hoogviskeuze producten. De installatie bestaat uit een conische tank waarin een grote spiraalvormige mengschroef (helix) draait. De helix roteert niet alleen om zijn eigen as, maar beweegt ook excentrisch langs de binnenwand van de tank.
Door deze dubbele beweging wordt vrijwel de volledige tankinhoud continu in beweging gebracht. Hierdoor ontstaat een zeer homogeen mengresultaat met relatief weinig energieverbruik en lage afschuifkrachten.
Binnen Jongia worden Conical Helix Mixers toegepast voor processen waarbij een standaard impeller onvoldoende mengwerking levert of waarbij een zeer homogeen eindproduct vereist is.
Theorie¶
Wat is een Conical Helix Mixer?¶
Een Conical Helix Mixer bestaat uit:
- een conische mengtank;
- een verticale spiraal (helix);
- een roterende arm;
- een aandrijving.
De helix draait om zijn eigen as terwijl deze tegelijkertijd langzaam rondom het midden van de tank beweegt.
Hierdoor wordt het product voortdurend door de volledige tank gecirculeerd.
Werkingsprincipe¶
Tijdens het mengen gebeuren twee bewegingen tegelijk.
Rotatie van de helix¶
De spiraal draait om zijn eigen as.
Hierdoor wordt product langs de spiraal omhoog getransporteerd.
Orbitale beweging¶
De complete helix draait langzaam rondom de tank.
Daardoor bestrijkt de spiraal uiteindelijk vrijwel de gehele tankinhoud.
Deze combinatie voorkomt stilstaande zones.
Stromingspatroon¶
De Conical Helix veroorzaakt voornamelijk:
- sterke axiale stroming;
- langzame radiale verplaatsing;
- continue verticale circulatie;
- zeer weinig turbulentie.
Hierdoor is de mixer bijzonder geschikt voor gevoelige producten.
Waarom een conische tank?¶
De conische vorm heeft meerdere voordelen.
Door de aflopende wand:
- stroomt product vanzelf naar beneden;
- wordt de tank vrijwel volledig geleegd;
- ontstaan minder dode zones;
- is minder vermogen nodig om het product te verplaatsen.
Dit maakt de mixer zeer geschikt voor moeilijk stromende producten.
Toepassingen¶
Conical Helix Mixers worden gebruikt voor:
- poeders;
- granulaten;
- pasta's;
- crèmes;
- polymeren;
- harsen;
- voedingsmiddelen;
- farmaceutische producten;
- batterijmaterialen;
- chemische producten.
Ook producten met sterk verschillende deeltjesgroottes kunnen homogeen worden gemengd.
Viscositeit¶
Dit type mixer is geschikt voor:
- middelhoge viscositeiten;
- hoge viscositeiten;
- zeer hoge viscositeiten.
Zelfs producten die nauwelijks vanzelf stromen kunnen effectief worden gemengd.
Shear¶
Een Conical Helix veroorzaakt relatief:
- lage shear;
- weinig productbeschadiging;
- beperkte warmteontwikkeling.
Daardoor is hij geschikt voor:
- kwetsbare producten;
- kristallen;
- gevoelige poeders;
- voedingsmiddelen.
Warmteoverdracht¶
Veel conische mixers zijn voorzien van een verwarmings- of koelmantel.
Doordat de volledige productmassa voortdurend langs de tankwand beweegt:
- verloopt de warmteoverdracht efficiënt;
- ontstaan weinig temperatuurverschillen;
- worden producten gelijkmatig verwarmd of gekoeld.
Energieverbruik¶
Ondanks de grote mengcapaciteit is het energieverbruik relatief laag.
Dit komt doordat:
- het product geleidelijk wordt verplaatst;
- weinig turbulentie ontstaat;
- de conische tank de stroming ondersteunt.
Hierdoor zijn Conical Helix Mixers efficiënt bij langdurige mengprocessen.
Voordelen¶
Belangrijke voordelen zijn:
- uitstekende mengkwaliteit;
- geschikt voor zeer hoge viscositeiten;
- homogeen mengen van poeders;
- weinig productbeschadiging;
- goede warmteoverdracht;
- vrijwel volledige lediging van de tank;
- laag energieverbruik.
Beperkingen¶
Een Conical Helix Mixer is minder geschikt voor:
- zeer dunne vloeistoffen;
- processen waarbij hoge shear nodig is;
- intensief dispergeren;
- emulgeren.
Daarnaast is de constructie complexer dan die van een standaard top-entry mixer.
Conical Helix versus Anchor¶
| Conical Helix | Anchor |
|---|---|
| Spiraalvormige mengschroef | Ankerconstructie |
| Zeer sterke verticale circulatie | Vooral menging langs de wand |
| Geschikt voor poeders én pasta's | Vooral hoogviskeuze vloeistoffen |
| Conische tank | Meestal cilindrische tank |
Hoewel beide mixers langzaam draaien, verschillen hun werkingsprincipe en toepassingsgebied aanzienlijk.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden Conical Helix Mixers toegepast voor complexe mengprocessen waarbij een zeer homogeen product vereist is. Engineers stemmen de spoed van de helix, de diameter, het toerental en de conische tankgeometrie nauwkeurig af op de eigenschappen van het product.
Deze mixers worden vaak ingezet voor producten die moeilijk mengen, zoals zeer viskeuze pasta's, droge poeders of combinaties van vaste stoffen en vloeistoffen. Dankzij de langzame maar effectieve mengbeweging blijven de producteigenschappen behouden en wordt tegelijkertijd een hoge mengkwaliteit bereikt.
Door het hoge benodigde koppel worden de gearbox, mengas, lagers en aandrijving ontworpen voor zware belasting en langdurig continu gebruik.
Veelgemaakte fouten¶
- Een Conical Helix verwarren met een Helical Ribbon. Beide gebruiken een spiraal, maar een Conical Helix werkt in een conische tank en de helix beweegt zowel roterend als excentrisch door de tank.
- Denken dat de mixer alleen voor vloeistoffen geschikt is. Juist poeders, granulaten en zeer viskeuze producten behoren tot de belangrijkste toepassingsgebieden.
- Een hoge mengsnelheid verwachten. De kracht van een Conical Helix ligt in een gecontroleerde, homogene menging met lage shear, niet in snelle turbulente menging.
- Het benodigde koppel onderschatten. Door de grote productmassa en hoge viscositeiten zijn een robuuste aandrijflijn en een sterke gearbox noodzakelijk.
- Geen rekening houden met de tankgeometrie. De prestaties van een Conical Helix zijn nauw verbonden met de conische vorm van de tank; een standaard cilindrische tank is hiervoor niet geschikt.